基于有限元分析的水下脐带电缆电场与温度场特性

发布时间：2018-05-05 13:59

  本文选题：脐带缆 + 有限元法　； 参考：《高电压技术》2014年06期

【摘要】：为解决具有复杂结构单元的水下采油生产用脐带缆无法利用传统解析方法确定绝缘厚度和载流量的问题,采用有限元法计算、分析了脐带缆端面的电场与温度场分布。通过对不同绝缘材料、绝缘厚度与结构形式的脐带缆模型进行对比研究,给出了利用ANSYS软件优化确定脐带缆载流量的方法。研究结果表明,脐带缆中电缆单元的相对位置对电场分布影响很小,而电场主要集中在电缆单元内部导体的相线间;电场分析得出交联聚乙烯绝缘的临界厚度为0.25 mm;不同脐带缆结构中,中心钢管结构脐带缆的载流量可达近60 A,散热性能优于中心电缆结构脐带缆;此外,分别采用交联聚乙烯与乙丙橡胶绝缘的2类脐带缆的最高场强与载流量差异并不明显。综上,有限元方法可以用来确定脐带缆绝缘厚度与额定载流量。
[Abstract]:In order to solve the problem that the cord for underwater oil production with complex structure elements can not be determined by traditional analytical method, the distribution of electric field and temperature field on the end surface of cord cable is analyzed by finite element method. Based on the comparison of cord cable models with different insulation materials, insulation thickness and structure, the method of optimizing the cord load by using ANSYS software is presented. The results show that the relative position of the cable unit in the cord cable has little effect on the electric field distribution, and the electric field is mainly concentrated between the phase lines of the conductor inside the cable unit. Electric field analysis shows that the critical thickness of XLPE insulation is 0.25 mm. In different cord cable structures, the carrier current of cord cable in central steel tube structure can reach nearly 60 A. the heat dissipation performance of cord cable is better than that of cord cable with central cable structure. The maximum field strength and carrier current of two kinds of cord cables insulated by crosslinked polyethylene and ethylene-propylene rubber were not significant. To sum up, the finite element method can be used to determine the cord insulation thickness and rated capacity.
【作者单位】： 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院;上海电缆研究所;中国海洋石油总公司研究总院;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB723308) 国家高技术研究发展计划(863计划)(2009AA09Z301-1)~~
【分类号】：TM247

【参考文献】

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3 汤毅;王晓兵;陈燕萍;牛海清;张尧;樊友兵;赵健康;;10kV三芯交联电缆载流量的试验研究[J];高电压技术;2009年11期

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5 王金锋;刘志民;李彦雄;乌江;韩鹏凯;郑晓泉;;化学交联方式对聚乙烯水树枝老化特性的影响[J];高电压技术;2011年10期

6 司马文霞;施健;袁涛;杨庆;孙才新;;特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计[J];高电压技术;2012年02期

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10 程子霞;薛文彬;周远翔;刘睿;岳振国;金金元;;电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算[J];高电压技术;2012年11期

【共引文献】

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4 梁永春;李彦明;柴进爱;王正刚;李忠魁;;地下电缆群稳态温度场和载流量计算新方法[J];电工技术学报;2007年08期

5 梁永春;李彦明;李延沐;王正刚;李忠魁;;地下电缆群暂态温度场和短时载流量数值计算方法[J];电工技术学报;2009年08期

6 刘东升;张海蛟;赵丽杰;张俊杰;赵峰;张喜乐;李洪秀;;交流750kV变压器出线装置国产化核心技术[J];电工技术学报;2011年02期

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2 宗文志;复合电场下油纸绝缘局部放电发展过程的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

3 张科;电气设备电场分析简化建模的研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

4 宫英杰;电力电缆在线负荷余量预测及报警系统研发与应用[D];华北电力大学（北京）;2011年

5 杨波;电网输电元件热载荷能力研究[D];山东大学;2011年

6 曹建强;深海水下分离器液控系统研究[D];中国石油大学;2011年

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9 许宇翔;单芯高压电缆导体温度实时计算的理论分析和实验研究[D];华南理工大学;2011年

10 雷鸣;依据表皮温度准确计算单芯高压电缆线芯温度的理论及实验研究[D];华南理工大学;2011年

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4 张喜乐;王建民;吴增泊;齐桂芬;孙优良;陈志伟;;超高压直流换流变压器阀侧引出线电场的数值分析[J];变压器;2009年07期

5 吕晓德,陈世坤;非线性油纸复合绝缘结构中交直流混合电场的数值计算[J];变压器;1997年01期

6 文凯成,王瑞珍;换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性(上)[J];变压器;1997年11期

7 文凯成,王瑞珍;换流变压器阀侧试验对绝缘考核的有效性(下)[J];变压器;1997年12期

8 刘鹏;彭宗仁;党镇平;罗兵;吕金壮;;极性反转试验中,±800kV换流变压器套管尾部的电场分布研究[J];电瓷避雷器;2009年03期

9 陈向荣;徐阳;徐杰;史文;杨文虎;刘英;曹晓珑;李敬飞;;工频电压下110kV级XLPE电缆绝缘中电树枝生长阶段特性[J];电工电能新技术;2010年03期

10 刘晓明,王尔智,曹云东,洪福贤;采用优化模拟电荷法的三维电场计算[J];电工技术学报;2000年06期

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本文编号：1847962